KR20110003582A

KR20110003582A - A protecting apparatus

Info

Publication number: KR20110003582A
Application number: KR1020107027493A
Authority: KR
Inventors: 군나르 아스플룬드
Original assignee: 에이비비 테크놀로지 아게
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2011-01-12
Also published as: US8467163B2; CN102057551A; EP2297831A1; KR101191693B1; EP2297831B1; RU2010153994A; CA2725973C; AR072082A1; WO2009149744A1; RU2479906C2; CN102057551B; CA2725973A1; US20110080679A1

Abstract

고전압 직류 라인에 연결된 장비를 보호하기 위한 장치가 적어도 하나의 반도체 장치 (13) 및 이 반도체 장치와 역평행으로 연결된 정류 부재 (14) 를 구비하는 전류 밸브 (12) 를 포함한다. 서지 피뢰기 (16) 가 상기 전류 밸브 (12) 를 상기 라인 (2) 에 연결하도록 구성되고, 제어 유닛 (15) 이 전류를 라인 (2) 으로부터 접지 (11) 로 유출시키기 위해 전류 밸브 (12) 를 제어하여 전도시키도록 구성된다.A device for protecting equipment connected to a high voltage direct current line includes a current valve 12 having at least one semiconductor device 13 and a rectifying member 14 connected in anti-parallel with the semiconductor device. A surge arrester 16 is configured to connect the current valve 12 to the line 2, and the control unit 15 causes the current valve 12 to flow current from line 2 to ground 11. To control and conduct.

Description

Protective device {A PROTECTING APPARATUS}

본 발명은 고전압 직류 라인 (high voltage direct current line) 에 연결된 장비를 보호하기 위한 장치에 관한 것이고, 상기 장치는 상기 라인을 접지에 연결시키는 것을 가능하게 하는 접지 연결 수단을 구비함으로써 상기 보호를 달성하도록 구성되고, 상기 접지 연결 수단은 전방 전도 방향이 접지를 향해 연결된 턴-오프 유형 (turn-off type) 의 적어도 하나의 반도체 장치 및 이 반도체 장치와 역평행으로 연결된 적어도 하나의 정류 부재를 구비하는 전류 밸브를 포함하고, 상기 장치는 추가로 전류를 상기 라인으로부터 유출시키기 위해 상기 적어도 하나의 반도체 장치를 제어하여 전도시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하고 이로써 상기 장비를 보호한다.The present invention relates to a device for protecting equipment connected to a high voltage direct current line, the device having a ground connection means for connecting the line to ground to achieve the protection. Wherein the ground connection means comprises a turn-off type at least one semiconductor device having a forward conduction direction connected to ground and at least one rectifying member connected in anti-parallel with the semiconductor device. And a valve, wherein the device further includes a control unit configured to control and conduct the at least one semiconductor device to conduct current from the line, thereby protecting the equipment.

"고전압 직류 라인" 은, 넓게 해석될 것이고, 본 문맥에 있어서 직류의 형태로 그리고 높은 전위, 즉 적어도 1 kV, 일반적으로는 약 100 kV 내지 1200 kV 와 같은 더 높은 전압에서 전력을 어떤 유형의 장비에 공급하는 어떤 라인을 포함한다. 따라서, 상기 라인은, 본 발명의 특별한 적용이지만, 변환기 영역 사이에서 전력을 전송하기 위한 플랜트의 직류 전압 망이 아니어도 된다."High voltage direct current line", as will be broadly interpreted, is in this context intended to be used for any type of equipment in the form of direct current and at a higher potential, i. Include any line to supply to. Thus, this line is a special application of the invention, but may not be a direct voltage network of a plant for transferring power between converter regions.

"보호" 또한 여기서, 넓게 해석되고, 이는 예컨대 상기 라인의 전압이 과도하게 높은 레벨에 도달하거나 상기 장비에 공급된 전류가 소정의 레벨을 초과하는 것의 방지를 포함한다. 따라서, 보호는, 상기 "보호" 에 의해 상기 장비의 더 우수한 또는 더 바람직한 작동의 획득의 문제일 수도 있지만, 보호는 또한 장비의 고장을 방지하기 위한 장비의 보호일 수도 있다."Protection" is also broadly interpreted here, which includes, for example, preventing the voltage of the line from reaching an excessively high level or preventing the current supplied to the equipment from exceeding a predetermined level. Thus, protection may be a matter of obtaining better or more desirable operation of the equipment by the "protection", but protection may also be the protection of the equipment to prevent failure of the equipment.

본 발명을 명확히 하기 위해 하지만 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 고전압 직류의 형태로 전력을 전송하기 위해 플랜트의 두 개의 변환기 영역을 상호연결하는 직류 전압 망에 연결된 이러한 장치를 이제 간단하게 설명할 것이다. 변환기 영역은 전력의 발전기 및/또는 전력의 소비기를 포함할 수도 있는 교류 전압 망에 각각 연결되며, 변환기 영역은 직류 전압을 교류 전압으로 또는 그 반대로 변환하기 위한 변환기를 구비한다. 직류 전압 망의 전압의 레벨은 하나 이상의 캐패시터에 의해 규정되고, 이 레벨이 과도하게 높아지는 경우, 상기 장치의 전류 밸브의 상기 적어도 하나의 반도체 장치가 켜질 수도 있고, 캐패시터는 전류를 접지로 유출시킴으로써 방전될 수도 있으며, 이로써 직류 전압 망의 전압이 적절한 레벨로 감소될 수도 있고, 그 후 반도체 장치는 꺼진다.To clarify the invention but without limiting the scope of the invention, a brief description will now be made of such a device connected to a direct voltage network interconnecting two converter regions of the plant for transmitting power in the form of high voltage direct current. will be. The converter regions are each connected to an alternating voltage network, which may comprise a generator of power and / or a consumer of power, the converter region having a converter for converting a direct voltage into an alternating voltage or vice versa. The level of the voltage of the DC voltage network is defined by one or more capacitors, and if this level becomes excessively high, the at least one semiconductor device of the current valve of the device may be turned on, and the capacitor discharges by draining current to ground. This may reduce the voltage of the DC voltage network to an appropriate level, after which the semiconductor device is turned off.

또한, 예컨대 하나의 변환기 영역에 연결된 풍력 플랜트가 극한의 조건으로 인해 많은 양의 전력을 제 1 변환기 영역을 통해 직류 전압 망으로 공급하는 일이 있을 수도 있지만, 다른 변환기 영역에 연결된 어떤 소비기 또는 다른 장비가 이런 양의 전력을 처리할 수 없을 수도 있다. 그러면, 장치의 전류 밸브의 상기 적어도 하나의 반도체 장치는 전류를 접지로 전도시키기 위해 켜질 수도 있고, 그 결과 상기 장비는 발전의 상기 극한의 조건에 의해 영향을 받지 않을 것이다.It is also possible, for example, that a wind power plant connected to one converter zone supplies a large amount of power through the first converter zone to the DC voltage network due to extreme conditions, but some consumer or other The equipment may not be able to handle this amount of power. The at least one semiconductor device of the device's current valve may then be turned on to conduct current to ground, so that the equipment will not be affected by the extreme conditions of power generation.

도입부에 규정된 유형의 알려진 장치에 있어서, 선형적인 저항기가 상기 전류 밸브와 직렬로 연결된다. 물론, 이미 알려진 이러한 장치를 더 신뢰할 수 있도록 그리고/또는 비용이 덜 들도록 함으로써 이러한 장치를 향상시키는 것이 요망된다.In a known device of the type defined in the introduction, a linear resistor is connected in series with the current valve. Of course, it is desirable to improve such devices by making them known and more reliable and / or less expensive.

본 발명의 목적은, 이미 알려진 이러한 장치와 관련하여 적어도 어떤 양태에서 향상되는 도입부에 규정된 유형의 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a device of the type defined in the introduction which is improved in at least some aspects with respect to such devices which are already known.

이 목적은, 본 발명에 따라, 상기 접지 연결 수단이 상기 전류 밸브를 상기 라인에 연결하도록 구성되고 상기 라인의 공칭 전압의 적어도 0.5 배인 임계 전압을 가지는 적어도 하나의 서지 피뢰기 (surge arrester) 를 더 포함하고, 이 라인에 연결되도록 구성되는 이러한 장치를 제공함으로써 달성된다.This object further comprises, according to the invention, at least one surge arrester configured to connect said grounding valve to said line and having a threshold voltage which is at least 0.5 times the nominal voltage of said line. And providing such a device configured to be connected to this line.

도입부에 기재된 유형의 알려진 장치에서, 전류 밸브는 고전압 직류 라인의 최대한의 전압을 견뎌야 하지만, 상기 서지 피뢰기를 전류 밸브와 직렬로 연결함으로써 전류 밸브의 전압율은 감소될 수도 있는데, 이는 서지 피뢰기가 통상적으로 상기 라인의 직류 전압의 상당한 부분을 처리할 것이기 때문이다. 이는, "낮은" 고전압에 대한 경우일 수도 있는 상기 전류 밸브에 단지 하나의 반도체 장치가 있는 경우에, 낮은 전압율을 가지며 따라서 비용이 덜 드는 이러한 반도체 장치가 사용될 수도 있다는 것을 의미한다. 그러나, 예컨대 고전압 직류 (HVDC) 를 통해 전력을 전송하는 플랜트에서와 같은 더 높은 전압의 경우, 전류 밸브는 반도체 장치에 의해 유지되는 전압을 함께 유지할 수 있도록 하기 위해 직렬로 연결되는 많은 수의 반도체 장치를 구비할 수 있을 것이고, 반도체 장치는 단일 스위치로서 작용하도록 모두 동시에 켜지고 꺼질 것이다. 본 발명은 직렬로 연결되는 상기 반도체 장치의 수를 상당히 감소시킬 수 있게 하며 따라서 또한 상당한 비용 절약을 포함한다. 따라서, 장치를 활성화시키는 결함과 같은 어떤 것이 발생할 때, 전류 밸브는 전도되도록 지시를 받을 것이고, 고압 직류 라인의 전압은 서지 피뢰기에 의해 감소될 것이다.In a known device of the type described in the introduction, the current valve must withstand the maximum voltage of a high voltage direct current line, but by connecting the surge arrester in series with the current valve, the voltage rate of the current valve may be reduced, which is typically the case. This is because it will handle a significant portion of the DC voltage of the line. This means that in the case where there is only one semiconductor device in the current valve, which may be the case for "low" high voltages, this semiconductor device having a low voltage rate and thus less expensive may be used. However, for higher voltages, such as in plants that transmit power via high voltage direct current (HVDC), a large number of semiconductor devices are connected in series to allow the current valves to hold together the voltage held by the semiconductor device. The semiconductor device may be turned on and off all at the same time to act as a single switch. The present invention makes it possible to significantly reduce the number of the semiconductor devices connected in series and thus also includes significant cost savings. Thus, when something such as a fault activating the device occurs, the current valve will be instructed to be conducted and the voltage of the high voltage direct current line will be reduced by the surge arrester.

상기 서지 피뢰기를 가로지르는 전압에 관한 "임계 전압" 은 여기서, 서지 피뢰기가 이 전압 레벨 위에서 매우 낮은 누출 전류를 전도시키는 것으로부터 매우 증가된 전류를 전도시키도록 변화되는 전압 레벨을 의미한다."Threshold voltage" with respect to the voltage across the surge arrester means here a voltage level that is varied such that the surge arrester conducts a very increased current from conducting a very low leakage current above this voltage level.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 서지 피뢰기는 상기 공칭 전압의 적어도 0.8 배인 임계 전압을 갖는다. 이는, 상기 라인의 dc 전압의 큰 부분이 서지 피뢰기에 의해 처리되고, 따라서 전류 밸브는 dc 전압의 작은 부분만을 처리하게 되는 것을 의미한다.According to an embodiment of the invention, said at least one surge arrester has a threshold voltage which is at least 0.8 times said nominal voltage. This means that a large part of the dc voltage of the line is processed by the surge arrester, so that the current valve only handles a small part of the dc voltage.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 서지 피뢰기는 상기 공칭 전압의 0.8 배 내지 1.5 배 또는 1.0 배 내지 1.3 배인 임계 전압을 갖는다. 이것은, 상기 전류 밸브의 전압율의 상당한 하강을 획득하고 또한 전류 밸브가 전도되고 있을 때 서지 피뢰기를 통해 접지에 대해 고압 직류 라인의 적절한 전압을 획득하기 위한 서지 피뢰기의 상기 임계 전압의 적절한 레벨이다.According to another embodiment of the invention, the at least one surge arrester has a threshold voltage which is 0.8 times to 1.5 times or 1.0 times to 1.3 times the nominal voltage. This is the appropriate level of the threshold voltage of the surge arrester to obtain a significant drop in the voltage rate of the current valve and to obtain an appropriate voltage of the high voltage direct current line to ground via the surge arrester when the current valve is being conducted.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 접지 연결 수단은 상기 서지 피뢰기와 병렬로 그리고 상기 전류 밸브와 직렬로 연결되는 저항기 및 첫 번째로 언급된 서지 피뢰기와 직렬로 그리고 상기 전류 밸브와 병렬로 연결되며 접지에 연결되는 제 2 서지 피뢰기를 더 포함한다. 상기 접지 연결 수단의 이런 구성은 첫 번째로 언급된 서지 피뢰기와 전류 밸브 양자에서의 누출 전류의 바람직한 균형을 얻는다. 상기 저항기는 전류 밸브에 누출 전류를 공급할 것이고, 반면 상기 제 2 서지 피뢰기는 전류 밸브를 보호하며 또한 전류 밸브와 직렬로 연결된 서지 피뢰기로부터의 누출 전류가 균형을 이루게 할 것이다.According to another embodiment of the invention, the ground connection means is connected in parallel with the surge arrester and in series with the resistor and the first mentioned surge arrester in series with the current valve and in parallel with the current valve. And further comprising a second surge arrester connected to ground. This configuration of the ground connection means achieves the desired balance of leakage currents in both the surge arrester and the current valve mentioned first. The resistor will supply the leakage current to the current valve, while the second surge arrester will protect the current valve and also balance the leakage current from the surge arrester in series with the current valve.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 전류 밸브는 직렬로 연결된 상기 반도체 장치를 복수 개, 유리하게는 적어도 5 개, 바람직하게는 적어도 10 개 포함한다. 이 반도체 장치의 수는 본 발명에 따른 장치에서 상기 접지 연결 수단에 상기 서지 피뢰기를 배열시킴으로 인해 감소될 것이고 따라서 비용이 절약될 것이다.According to another embodiment of the invention, the current valve comprises a plurality, advantageously at least five, preferably at least ten, of the semiconductor devices connected in series. The number of these semiconductor devices will be reduced by arranging the surge arrester in the ground connection means in the device according to the invention and thus the cost will be saved.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 전류 밸브는 이 전류 밸브 내측의 전압 분배를 위해 상기 직렬 연결된 반도체 장치와 병렬로 연결된 적어도 하나의 고저항 저항기를 포함한다. 이 고저항 저항기의 배열은 전압 밸브 내측에서 균등한 전압 분배를 일으키고, 따라서 전류 밸브의 어떤 반도체 장치의 고장 위험의 감소 및 증가된 신뢰성을 가져온다.According to another embodiment of the present invention, the current valve includes at least one high resistance resistor connected in parallel with the series connected semiconductor device for voltage distribution inside the current valve. This arrangement of high resistance resistors results in an even voltage distribution inside the voltage valve, thus reducing the risk of failure of any semiconductor device in the current valve and increasing reliability.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 반도체 장치는 IGBT (Insulating Gate Bipolar Transistor), IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor) 또는 GTO (Gate Turn-Off Thyristor) 이다. 다른 반도체 장치도 생각할 수 있지만, 이것이 상기 전류 밸브에 유리한 반도체 장치이다.According to another embodiment of the present invention, the at least one semiconductor device is an Insulating Gate Bipolar Transistor (IGBT), an Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT), or a Gate Turn-Off Thyristor (GTO). Other semiconductor devices can also be considered, but this is a semiconductor device advantageous for the current valve.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 접지 연결 수단은 고전압 직류 (HVDC) 를 전송하기 위한 직류 전압 망에 연결되도록 구성되고, 직류 전압 망은 교류 전압 망에 연결된 교류 전압 측을 구비하고 교류 전압을 직류 전압으로 그리고 그 반대로 변환하도록 구성되는 적어도 하나의 전압원 변환기를 구비하는 변환기 영역에 연결된다. 직류 전압 망의 전압 레벨은 높을 것이고 따라서 이러한 장치에 대해 상당한 비용 절약이 획득될 수도 있기 때문에, 이런 유형의 장치는 이 용도를 위해 구성될 때 특히 유리하다. 또한, 이 장치는 직류 전압 망 및 이 직류 전압 망에 의해 상기 전압원 변환기의 직류 전압측의 전압 레벨을 제어하기 위해 효율적으로 사용될 수도 있다.According to another embodiment of the invention, the ground connection means is configured to be connected to a DC voltage network for transmitting a high voltage direct current (HVDC), the DC voltage network having an AC voltage side connected to the AC voltage network and And a converter region having at least one voltage source converter configured to convert to direct current voltage and vice versa. This type of device is particularly advantageous when it is configured for this use, since the voltage level of the DC voltage network will be high and therefore considerable cost savings may be obtained for such devices. The apparatus may also be used efficiently to control the voltage level on the DC voltage side of the voltage source converter by the DC voltage network and the DC voltage network.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 마지막에 언급한 실시형태의 추가적인 개선을 구성할 때, 장치는 상기 직류 전압 망의 전압의 레벨을 검출하고 이에 대한 정보를 상기 제어 유닛으로 보내도록 구성되는 검출기를 포함하고, 제어 유닛은 상기 검출기로부터의 정보에 따라 전류 밸브의 제어를 실행하도록 구성된다. 이는 장치가 상기 직류 전압 망의 직류 전압의 레벨을 효율적으로 제어할 수도 있음을 의미한다.According to another embodiment of the invention, when constructing a further refinement of the last mentioned embodiment, the device comprises a detector configured to detect the level of the voltage of the DC voltage network and send information about it to the control unit. And the control unit is configured to execute control of the current valve according to the information from the detector. This means that the device may efficiently control the level of the DC voltage of the DC voltage network.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제어 유닛은 검출기에 의해 검출된 전압이 소정의 레벨을 초과하는 경우에 전류 밸브를 제어하여 전도시키도록 구성된다. 따라서, 장치는 상기 직류 전압 망의 전압이 과도하게 높아지지 않는 것을 보장하기 위해 사용될 수도 있다.According to another embodiment of the invention, the control unit is configured to control and conduct the current valve when the voltage detected by the detector exceeds a predetermined level. Thus, the device may be used to ensure that the voltage of the DC voltage network does not become excessively high.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 장치는 상기 직류 전압 망에서 흐르는 전류를 측정하고 이에 대한 정보를 상기 제어 유닛에 보내도록 구성되는 검출기를 포함하고, 제어 유닛은 상기 검출기에 의해 검출된 전류가 소정의 값을 초과하는 경우에 상기 전류 밸브를 제어하여 전도시키도록 구성된다. 이는 직류 전압 망에서 나타날 수도 있는 과전류에 대해 상기 변환기 영역의 교류 전압측에 있는 장비를 신뢰할 수 있게 그리고 효율적으로 보호하는 것을 가능하게 한다.According to another embodiment of the present invention, an apparatus includes a detector configured to measure a current flowing in the DC voltage network and to send information about the current to the control unit, wherein the control unit is configured to determine a current detected by the detector. And to control and conduct the current valve when the value of is exceeded. This makes it possible to reliably and efficiently protect the equipment on the alternating voltage side of the converter region against overcurrents which may appear in the DC voltage network.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 장치는 1 kV 이상, 100 kV 이상, 100 kV 내지 1200 kV, 또는 400 kV 내지 1200 kV 의 공칭 전압을 가지는 고전압 직류 라인에 연결된 장비를 보호하도록 구성된다.According to another embodiment of the present invention, the device is configured to protect equipment connected to a high voltage direct current line having a nominal voltage of 1 kV or more, 100 kV or more, 100 kV to 1200 kV, or 400 kV to 1200 kV.

본 발명은 또한 고전압 배열체에 관한 것으로, 이 배열체는 고전위에서 직류를 전도시키도록 구성된 라인을 포함하고 이 라인을 통해 전력을 상기 배열체에 속한 장비에 공급하도록 구성되며, 이 배열체는 상기 장비를 보호하기 위한 본 발명에 따른 장치를 더 포함한다. 이러한 고전압 배열체는 상당히 낮은 비용에 대해 그 장비의 보호에 의해 신뢰할 수 있는 작동을 한다.The invention also relates to a high voltage arrangement, the arrangement comprising a line configured to conduct a direct current at high potential and through this line configured to supply power to equipment belonging to the arrangement. It further comprises a device according to the invention for protecting the equipment. Such high voltage arrangements operate reliably by the protection of the equipment for significantly lower costs.

본 발명은 또한 직류 전압 망 및 영역을 통해 이 직류 전압 망에 연결된 적어도 하나의 교류 전압 망을 포함하는 전력을 전송하기 위한 플랜트에 관한 것이고, 상기 영역은 직류 전압 망과 교류 전압 망 사이에서 전력의 전송을 실행하도록 되어 있고 직류 전압을 교류 전압으로 그리고 그 반대로 변환하도록 되어 있는 적어도 하나의 전압원 변환기를 포함하며, 상기 플랜트는 상기 직류 전압 망에 연결된 본 발명에 따른 장치를 포함한다. 이러한 플랜트는 본 발명에 따른 상기 장치로 인해 상기의 이점을 갖는다.The invention also relates to a plant for transmitting power comprising a DC voltage network and at least one AC voltage network connected to the DC voltage network, the region being connected between the DC voltage network and the AC voltage network. And at least one voltage source converter adapted to carry out the transmission and adapted to convert a direct current voltage into an alternating voltage and vice versa, said plant comprising an apparatus according to the invention connected to said direct current voltage network. Such a plant has the above advantages due to the device according to the invention.

본 발명의 추가의 이점 및 유리한 특징은 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.Further advantages and advantageous features of the invention will become apparent from the following description.

첨부의 도면을 참조하여, 이하에서 본 발명의 실시형태의 상세한 설명을 실시예로서 기재한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION With reference to attached drawing, the detailed description of embodiment of this invention is described as an Example below.

도 1 은 전압원 변환기를 구비하는 변환기 영역에 연결된 직류 전압 망에 연결된 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 장치를 나타내는 매우 개략적인 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 장치의 매우 개략적인 도면이다.
도 3 은 다른 용도에서의 본 발명의 상기 제 1 실시형태에 따른 장치의 개략적인 도면이다.1 is a very schematic diagram showing a device according to a first embodiment of the invention connected to a direct current voltage network connected to a converter region having a voltage source converter.
2 is a very schematic diagram of an apparatus according to a second embodiment of the invention.
3 is a schematic diagram of a device according to the first embodiment of the present invention in another use.

본 발명의 두 실시형태에 따른 장치를 실시예로 이하에서 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은, 많은 상이한 형태로 실시될 수도 있고, 여기서 설명하는 예시적인 실시형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 이런 실시형태는 이 개시물이 철저하고 완전하도록, 그리고 본 발명의 개념을 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다.An apparatus according to two embodiments of the present invention will be described below by way of example. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the example embodiments set forth herein, such embodiments are intended to provide a thorough and complete description of the disclosure and the concept of the invention. It is provided to sufficiently deliver to those skilled in the art.

도 1 은, 고전압 직류 (HVDC) 를 통해 전력을 전송하는 플랜트의 일부인 직류 전압 망 (2) 형태의 고압 직류 라인에 연결된 교류 전압 망 (1) 에 의해 도시된 장비를 보호하기 위한 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 장치를 매우 개략적으로 나타낸다. 교류 전압을 직류 전압으로 그리고 그 반대로 변환하기 위한 전압원 변환기 (4) 를 구비하고 직류 전압 망 (2) 에 연결된 이런 플랜트의 변환기 영역 (3) 이 매우 개략적으로 도시되어 있다. 턴-오프 유형의 반도체 장치 (7) 및 이 반도체 장치 (7) 와 역평행으로 연결된 다이오드 (8) 형태의 정류 부재를 구비하는 두 개의 밸브 (5, 6) 만이 교류 전압 망의 일면을 위해 나타나 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 역할을 하지 않는 필터와 같은 다수의 다른 장비는 생략되었다. 직류 전압 망 (2) 의 전압을 규정하기 위해 캐패시터 (9) 가 배치된다.1 shows the invention of the invention for protecting the equipment shown by an alternating voltage network 1 connected to a high voltage direct current line in the form of a direct voltage voltage network 2 which is part of a plant transmitting power via a high voltage direct current (HVDC). The device according to one embodiment is very schematically shown. The converter region 3 of this plant, which is connected to a DC voltage network 2 and with a voltage source converter 4 for converting an AC voltage to a DC voltage and vice versa, is very schematically shown. Only two valves 5, 6 having a turn-off type semiconductor device 7 and a rectifying member in the form of a diode 8 connected antiparallel to the semiconductor device 7 are shown for one side of the alternating voltage network. have. Thus, many other equipment such as filters that do not play a role in the present invention have been omitted. A capacitor 9 is arranged to define the voltage of the DC voltage network 2.

본 발명에 따른 장치는 직류 전압 망 (2) 을 접지 또는 어스 (11) 에 연결하는 것을 가능하게 하는 접지 연결 수단 (10) 을 구비한다. 이 접지 연결 수단은, 전방 전도 방향이 접지를 향해 연결된 턴-오프 유형의 적어도 하나의 반도체 장치 (13) (여기서 이 도면부호는 직렬로 연결된 다수의 이러한 반도체 장치를 의미할 수도 있음) 및 이 반도체 장치 (13) 와 역평행으로 연결된 정류 다이오드와 같은 적어도 하나의 정류 부재 (14) 를 구비하는 전류 밸브 (12) 를 포함한다. 장치는 또한 상기 적어도 하나의 반도체 장치를 제어하여 켜거나 끄도록 구성된 제어 유닛 (15) 을 포함한다.The device according to the invention has a ground connection means 10 which makes it possible to connect the DC voltage network 2 to ground or earth 11. This ground connection means comprises at least one semiconductor device 13 of the turn-off type in which the forward conducting direction is connected towards ground (wherein this reference may mean a number of such semiconductor devices connected in series) and the semiconductor A current valve 12 having at least one rectifying member 14, such as a rectifying diode connected in anti-parallel with the apparatus 13. The apparatus also includes a control unit 15 configured to control the at least one semiconductor device to turn on or off.

장치의 접지 연결 수단 (10) 은, 상기 전류 밸브 (12) 를 직류 전압 망 (2) 에 연결하도록 구성되고, 직류 전압 망의 공칭 전압의 적어도 0.5 배, 바람직하게는 적어도 0.8 배, 및 더 바람직하게는 0.8 배와 1.5 배 사이 또는 1.0 배와 1.3 배 사이인 임계 전압을 가지는, 적어도 하나의 서지 피뢰기 (16), 즉 산화아연 피뢰기와 같은 비선형 저항기를 더 포함한다. 이 공칭 전압은 이런 유형의 HVDC 플랜트에 대해 전형적으로 100 kV 내지 1200 kV 일 수도 있다.The ground connection means 10 of the device is configured to connect the current valve 12 to a direct current voltage network 2, at least 0.5 times, preferably at least 0.8 times, and more preferably nominal voltage of the direct current voltage network. Preferably further comprising at least one surge arrester 16, ie a zinc oxide arrester, having a threshold voltage between 0.8 and 1.5 times or between 1.0 and 1.3 times. This nominal voltage may typically be between 100 kV and 1200 kV for this type of HVDC plant.

장치는 또한 직류 전압 망 (2) 의 전압의 레벨을 검출하고 이에 대한 정보를 제어 유닛 (15) 에 보내도록 구성된 검출기 (17) 를 포함하고, 이 제어 유닛 (15) 은 상기 검출기 (17) 로부터의 정보에 따라 전류 밸브 (12) 를 제어하도록 구성된다.The apparatus also includes a detector 17 configured to detect the level of the voltage of the DC voltage network 2 and to send information about it to the control unit 15, which control unit 15 is provided from the detector 17. It is configured to control the current valve 12 according to the information of.

장치는 또한 직류 전압 망에서 흐르는 전류를 측정하고 이에 대한 정보를 제어 유닛 (15) 에 보내도록 구성된 다른 검출기 (18) 를 포함하고, 이 제어 유닛 (15) 은 이 검출기 (18) 로부터의 정보에 따라 전류 밸브 (12) 를 제어하도록 구성된다.The apparatus also includes another detector 18 configured to measure the current flowing in the DC voltage network and to send information about it to the control unit 15, which control unit 15 is provided with information from this detector 18. Accordingly configured to control the current valve 12.

전류 밸브 (12) 는 상시 비전도식일 것이고, 서지 피뢰기는 dc 전압의 큰 부분을 처리하고, 전류 밸브는 단지 작은 부분만을 처리할 것이다.The current valve 12 will always be non-conductive, the surge arrester will handle a large portion of the dc voltage and the current valve will only handle a small portion.

장치의 기능은 다음과 같을 수도 있다. 직류 전압 망의 공칭 전압은 100 kV 이고, 서지 피뢰기의 임계 전압 또한 100 kV 인 것으로 가정한다. 검출기 (17) 가 130 kV 와 같은 소정의 레벨을 초과하는 전압을 검출할 때, 제어 유닛은 전도를 개시하도록 전류 밸브를 제어하여 화살표 19 로 나타낸 바와 같이 캐패시터 (9) 를 방전시킨다. 전류 밸브는 이 경우 서지 피뢰기가 100 kV 를 처리하기 때문에 공칭 dc 전압의 30 % 만을 견뎌야 한다.The function of the device may be as follows. It is assumed that the nominal voltage of the DC voltage network is 100 kV, and the threshold voltage of the surge arrester is also 100 kV. When detector 17 detects a voltage exceeding a predetermined level, such as 130 kV, the control unit controls the current valve to initiate conduction to discharge capacitor 9 as indicated by arrow 19. The current valve has to withstand only 30% of the nominal dc voltage since the surge arrestor handles 100 kV in this case.

제어 유닛 (15) 은, 직류 전압 망의 전압 레벨이 상기 공칭 전압 레벨과 같은 원하는 레벨에 도달했을 때, 반도체 장치 (13) 를 끌 수도 있다.The control unit 15 may turn off the semiconductor device 13 when the voltage level of the DC voltage network reaches a desired level equal to the nominal voltage level.

제어 유닛 (15) 은 또한, 검출기 (18) 가 예컨대 5000 A 일 수도 있는 소정의 값을 초과하는 전류를 검출하는 경우, 전도를 개시하도록 전류 밸브를 제할 수도 있다. 이는, 예컨대 전력을 발생시키는 풍력 플랜트가 직류 전압 망의 도시되지 않은 타단부에 연결된 변환기 영역의 교류 전압측에 연결되고, 이것이 극한 조건의 결과로서 과도한 양의 전력을 직류 전압 망에 그리고 변환기 영역 (3) 쪽으로 공급하는 것을 가정한 경우일 수도 있다. 본 발명에 따른 장치를 통해 전류를 접지로 유출시킴으로써, 변환기 영역 (3) 및 이것에 연결된 민감한 장비 (1) 는 보호될 수도 있다.The control unit 15 may also remove the current valve to initiate conduction when the detector 18 detects a current exceeding a predetermined value, which may be, for example, 5000 A. FIG. This means, for example, that a wind power generating plant is connected to the alternating voltage side of the converter region, which is connected to the other end of the DC voltage network, which is not shown, and this results in an excessive amount of power being transferred to the DC voltage grid and the converter region ( It may be assumed that the supply is toward 3). By drawing a current to ground through the device according to the invention, the converter region 3 and the sensitive equipment 1 connected thereto may be protected.

도 2 는, 서지 피뢰기 (16) 및 전류 밸브 (12) 양자의 누출 전류가 균형을 이루게 하기 위해 조치가 이루어진다는 사실로 인해 도 1 에 도시된 장치와 상이한 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 나타낸다. 이는, 누출 전류를 전류 밸브 (12) 에 공급하기 위해 저항기 (20) 를 서지 피뢰기 (16) 와 병렬로 그리고 전류 밸브 (12) 와 직렬로 연결함으로써 행해진다. 또한, 제 2 서지 피뢰기 (21) 가, 서지 피뢰기 (16) 와 직렬로 그리고 전류 밸브 (12) 와 병렬로 연결되며, 접지 (11) 에 연결된다. 이 제 2 서지 피뢰기는 전류 밸브를 보호하고 또한 서지 피뢰기 (16) 로부터의 누출 전류가 균형을 이루게 할 것이다.FIG. 2 is a device according to a second embodiment of the present invention which differs from the device shown in FIG. 1 due to the fact that measures are taken to balance the leakage currents of both surge arrester 16 and current valve 12. Schematically. This is done by connecting the resistor 20 in parallel with the surge arrester 16 and in series with the current valve 12 to supply leakage current to the current valve 12. In addition, the second surge arrester 21 is connected in series with the surge arrester 16 and in parallel with the current valve 12, and is connected to the ground 11. This second surge arrester will protect the current valve and also balance the leakage current from surge arrester 16.

또한, 전류 밸브 (12) 에는 이 전류 밸브 (12) 내측에 균등한 전압 분배가 획득되도록 구성된 고저항 저항기 (22) 가 제공된다.In addition, the current valve 12 is provided with a high resistance resistor 22 configured to obtain a uniform voltage distribution inside the current valve 12.

그 밖에 대해서는, 도 2 에 도시된 장치의 기능은 도 1 에 도시된 장치의 기능과 동일하다.Otherwise, the function of the apparatus shown in FIG. 2 is the same as that of the apparatus shown in FIG.

마지막으로, 도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 장치가 이 장치의 접지 연결 수단 (10) 을 통해 라인 (2') 으로부터 어스 (11) 로 전류를 배출시킬 가능성에 의해 보호될 어떤 유형의 장비 (1') 에 연결된 임의의 고전압 직류 라인 (2') 에 어떻게 연결될 수 있는지를 매우 개략적으로 나타낸다.Finally, FIG. 3 shows that the device according to the first embodiment of the present invention will be protected by the possibility of discharging the current from the line 2 'to the earth 11 via the ground connection means 10 of the device. Very schematically shows how it can be connected to any high voltage direct current line 2 'connected to a type of equipment 1'.

물론, 본 발명은 상기 실시형태로 제한되지 않으며, 첨부의 청구범위에서 규정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에서 이 실시형태의 변형에 대한 많은 가능성이 당업자에게 명확하다.Of course, the present invention is not limited to the above embodiments, and many possibilities for modification of this embodiment are apparent to those skilled in the art within the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims

A device for protecting equipment (1) connected to a high voltage direct current line (2), said device being configured to achieve said protection by having a ground connection means (10) for connecting said line to ground (11) and The ground connection means comprises at least one semiconductor device 13 of the turn-off type whose forward conduction direction is connected towards ground and at least one rectifying member 14 connected in anti-parallel with the semiconductor device 13. A current valve 12, the apparatus further comprising a control unit 15 configured to control and conduct the at least one semiconductor device 13 to withdraw current from the line and thus the equipment ( 1) A device for protecting,
The ground connection means 10 comprises at least one surge arrester 16 having a threshold voltage which is configured to connect the current valve 12 to the line and which is at least 0.5 times the nominal voltage of the line to which the device is to be connected. Apparatus further comprising a.

The method of claim 1,
And the at least one surge arrester (16) has a threshold voltage that is at least 0.8 times the nominal voltage.

The method according to claim 1 or 2,
The at least one surge arrester (16) having a threshold voltage between 0.8 and 1.5 times the nominal voltage or between 1.0 and 1.3 times the nominal voltage.

The method according to any one of claims 1 to 3,
The ground connection means 10 is connected in series with the surge arrester 16 and in series with the current valve 12, and in series with the surge arrester 16 and in parallel with the current valve. And a second surge arrester (21) connected to the ground and connected to the ground.

The method according to any one of claims 1 to 4,
Said current valve (12) is characterized in that it comprises a plurality, advantageously at least five, preferably at least ten, of said semiconductor devices (13) connected in series.

The method of claim 5, wherein
And the current valve (12) comprises at least one high resistance resistor (22) connected in parallel with the semiconductor device of the series connection for voltage distribution inside the current valve.

The method according to any one of claims 1 to 6,
Said at least one semiconductor device (13) is an IGBT, an IGCT or a GTO.

The method according to any one of claims 1 to 7,
The ground connection means 10 is configured to be connected to a DC voltage network 2 for transmitting a high voltage direct current (HVDC), the DC voltage network having an AC voltage side connected to the AC voltage network 1 and And a converter region (3) having at least one voltage source converter (4) configured to convert an alternating voltage to a direct voltage and vice versa.

The method of claim 8,
The apparatus comprises a detector 17 configured to detect the level of the voltage of the DC voltage network 2 and to send information about it to the control unit 15, the control unit in accordance with the information from the detector. And configured to effect control of the current valve (12).

The method of claim 9,
And the control unit (15) is configured to control and conduct the current valve (12) when the voltage detected by the detector exceeds a predetermined level.

The method according to any one of claims 8 to 10,
The apparatus comprises a detector 18 configured to measure the current flowing in the DC voltage network 2 and to send information about it to the control unit 15, the control unit being detected by the detector 18. And control the current valve (12) to conduct it if the rated current exceeds a predetermined value.

The method according to any one of claims 1 to 11,
The device characterized in that it is configured to protect equipment connected to a high voltage direct current line (2) having a nominal voltage of at least 1 kV, at least 100 kV, 100 kV to 1200 kV, or 400 kV to 1200 kV.

A high voltage arrangement comprising a line (2, 2 ') configured to conduct a direct current at high potentials and supplying power through the line to equipment (1, 1') belonging to the arrangement,
The arrangement further comprises a device according to any one of claims 1 to 12 for protecting the equipment.

A direct current voltage network (2) and at least one alternating current voltage network (1) connected to the direct current voltage network (2) via the region (3), the region comprising: power between the direct current voltage network and the alternating voltage network; In a plant for transmitting power comprising at least one voltage source converter (4) adapted to carry out a transmission of a voltage and converting a direct voltage into an alternating voltage and vice versa,
The plant according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a device according to any one of the preceding claims connected to the direct current voltage network (2).